(57)【要約】【課題】より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な画像を提示できるようにする。【解決手段】ガンマ値算出部は、撮影画像の画素の階調値に応じて変化するガンマ値γを算出する。例えば、ガンマ値γは、ガンマ値γｍｉｎからガンマ値γｍａｘまで、階調値ＣＶに比例して増加する。表示用画像生成部は、ガンマ値γと撮影画像とに基づいて撮影画像を階調補正し、表示用画像を生成する。例えば、ガンマ値γを指数として撮影画像の画素の規格化された階調値がべき乗され、さらに表示用画像の画素の画素値の最大値が乗算されることで、撮影画像が表示用画像に変換される。このように、撮影画像の階調補正に用いるガンマ値を可変とすることで、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な表示用画像を得ることができる。本技術は、画像処理装置に適用することができる。【選択図】図４
2013183267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出するガンマ値算出部と、
前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正する画像生成部と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記ガンマ値は、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで前記階調値に比例して変化する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ガンマ値算出部は、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の階調のビット深さをｎとし、前記画素の前記階調値をＣＶとし、前記第１の値をγｍｉｎとし、前記第２の値をγｍａｘとするとき、γｍｉｎ＋（ＣＶ／（２ｎ−１））×（γｍａｘ−γｍｉｎ）を計算することで、前記ガンマ値を算出する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ビット深さｎが１２である場合、前記第１の値γｍｉｎは、2.8乃至4.3の間の何れかの値とされ、前記第２の値γｍａｘは、4.7乃至7.0の間の何れかの値とされる
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記画像生成部は、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値の取り得る最大値をＭａｘ＿Ｌとし、前記ガンマ値をγとするとき、Ｍａｘ＿Ｌ（ＣＶ／（２ｎ−１））γを計算することで、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値を算出する
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出し、
前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正する
ステップを含む画像処理方法。
【請求項７】
入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出し、
前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正する
ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は画像処理装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な画像を提示できるようにした画像処理装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタル映像では、映像の１階調の輝度変化が視覚により弁別される状態では、映像に等高線が見えるといった画質劣化が生じる。このような画質劣化を防止するため、弁別閾、つまり明るさの変化が知覚される最小の値が考慮されつつ映像の階調値が議論されてきた。
【０００３】
しかし、低輝度における人の眼の弁別閾は大変小さく、例えば日常に存在し得る暗い環境での明るさL＝1.0td（網膜照度≒0.05cd/m2）における弁別閾△Ｌは、△Ｌ=0.3td（≒0.015 cd/m2）程度ともいわれている。
【０００４】
この弁別閾によって、一般にテレビジョン受像機やプロジェクタ等の表示装置に求められるとされている最大輝度450cd/m2を均等に量子化するには30000階調、すなわち１５ビットのビット長が必要となり、データ量が大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、低輝度域は細かく高輝度域は粗く量子化し、画像データのデータ量を削減する目的で、一般にガンマ方式と呼ばれる方式による画像データ処理が行なわれている。このガンマ方式では、映像の階調値と輝度値の関係を線形に変化させるのではなく、階調値を規格化した値がガンマ乗され、その結果得られた値に最大輝度が乗算された値が輝度値とされる。
【０００６】
また、色円盤上に複数のカラーフィルタを設け、画像データの所定ビット数分を所定のカラーフィルタを用いて表示させ、画像データの残りのビット数分を他のカラーフィルタを用いて表示させる表示装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２７６０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した技術では、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な画像を提示することはできなかった。
【０００９】
例えば、通常の民生用映像機器では、階調を８ビット乃至１０ｂビットとし、ガンマγ＝２．２とするものが多く、より高品質な映像が求められるデジタルシネマでは、階調が１２ビットでガンマγ＝２．６とされている。
【００１０】
ところが、デジタルシネマの階調値は、映画館環境における最大のスクリーン輝度である48cd/m2(14fL)を想定したもので、家庭のリビングルームに置かれた表示装置に求められる最大輝度は、前述のように450cd/m2に達することが想定される。そのため、家庭用の映像機器において階調のビット長が不足していることが現状である。
【００１１】
また、色円盤上に複数のカラーフィルタを設ける方法では、画像を表示させるための処理や構成が複雑になってしまう。
【００１２】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な画像を提示できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本技術の一側面の画像処理装置は、入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出するガンマ値算出部と、前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正する画像生成部とを備える。
【００１４】
前記ガンマ値を、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで前記階調値に比例して変化するようにすることができる。
【００１５】
前記ガンマ値算出部には、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の階調のビット深さをｎとし、前記画素の前記階調値をＣＶとし、前記第１の値をγｍｉｎとし、前記第２の値をγｍａｘとするとき、γｍｉｎ＋（ＣＶ／（２ｎ−１））×（γｍａｘ−γｍｉｎ）を計算させることで、前記ガンマ値を算出させることができる。
【００１６】
前記ビット深さｎが１２である場合、前記第１の値γｍｉｎを、2.8乃至4.3の間の何れかの値とし、前記第２の値γｍａｘを、4.7乃至7.0の間の何れかの値とすることができる。
【００１７】
前記画像生成部には、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値の取り得る最大値をＭａｘ＿Ｌとし、前記ガンマ値をγとするとき、Ｍａｘ＿Ｌ（ＣＶ／（２ｎ−１））γを計算させることで、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値を算出させることができる。
【００１８】
本技術の一側面の画像処理方法またはプログラムは、入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出し、前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正するステップを含む。
【００１９】
本技術の一側面においては、入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値が算出され、前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値が、前記ガンマ値を指数としてべき乗されることで、前記入力画像が階調補正される。
【発明の効果】
【００２０】
本技術の一側面によれば、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な画像を提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】画像の１階調差の弁別の可否について説明する図である。
【図２】ガンマ特性について説明する図である。
【図３】最大輝度と、ガンマ値の最小値および最大値の組み合わせの例について説明する図である。
【図４】画像処理装置の構成例を示す図である。
【図５】階調補正処理について説明するフローチャートである。
【図６】コンピュータの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
【００２３】
〈第１の実施の形態〉
［立体画像の生成について］
本技術は、例えば家庭用の映像機器において現状では不足している画像の階調のビット長に対して、適切なビット長を与えるとともにガンマ値γを可変とすることで、画像データのデータ量増加を最小限に抑えつつ、高品質な画像を提示できるようにするものである。
【００２４】
まず、本技術の概要について説明する。
【００２５】
人の眼のコントラスト感度に関する研究から得られた信頼性の高いモデルとして、BMT（Barten Modulation Threshold）モデルが知られている（例えば、「P.J.Barten,“Contrast Sensitivity of the HUMAN EYE and Its Effects on Image Quality”,SPIE Optical Engineering Press, 1999」参照）。
【００２６】
このBMTモデルはコントラスト閾を記述するモデルである。また、BMTモデルは、輝度の異なる表示を隣接させて提示する並置法より厳しい条件のモデルであり、かつ輝度の異なる表示を時間的に交互に提示する、感度の高い交照法の実験結果とよく合致することが知られている。
【００２７】
BMTモデルでは、コントラスト閾値であるBMTの値が、コントラスト感度関数Ｓ（ｕ）の逆数で与えられている。
【００２８】
なお、コントラスト閾値とは、空間的に輝度が正弦波状に変化する刺激が用いられたときに、その刺激の検出ができる最低のコントラストの値をいう。また、コントラスト感度関数Ｓ（ｕ）は視覚の空間特性を表す指標であり、次式（１）に示す関数である。
【００２９】
【数１】
2013183267.tif 000003
【００３０】
ここで、式（１）において、ｕは空間周波数であり、ｋはＳ／Ｎ比であり、Ｔは眼の積分時間であり、Ｘ０は対象画像の大きさであり、Ｘｍａｘは眼が積分可能な視野角の最大値である。また、Ｎｍａｘは眼が積分可能な最大の空間周波数であり、ηは眼の量子効率であり、ｐはフォトンの変換ファクタであり、φ０は神経ノイズのスペクトル密度であり、ｕ０は側抑制の働く最大空間周波数である。
【００３１】
さらに、式（１）において、ＭＯＰＴ（ｕ）は次式（２）で示される光学的ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）である。
【００３２】
【数２】
2013183267.tif 000004
【００３３】
ここで、式（２）におけるσは次式（３）に示される値であり、式（３）において、σ０は定数であり、Ｃａｂは眼のレンズの球面収差であり、ｄは瞳の径である。
【００３４】
【数３】
2013183267.tif 000005
【００３５】
さらに、式（３）におけるｄは、次式（４）に示すように、輝度Ｌによって変化する。
【００３６】
【数４】
2013183267.tif 000006
【００３７】
また、式（１）において、Ｅは次式（５）に示される網膜照度である。
【００３８】
【数５】
2013183267.tif 000007
【００３９】
なお、式（１）に示したコントラスト感度関数Ｓ（ｕ）の各パラメータの代表的な値は、次の通りである。すなわち、ｋ＝3，Ｔ＝0.1sec，η＝0.03，σ０＝0.0083arc deg，Ｘｍａｘ＝12°，φ０＝3×10-8 sec deg2，Ｃａｂ＝0.0013arc deg/mm，Ｎｍａｘ＝15cycles，ｕ０＝7cycles/deg，Ｘ０＝4°，ｐ＝1.285photons/sec/deg2/tdなどとされる。
【００４０】
以上のようにして定義されるコントラスト感度関数Ｓ（ｕ）の逆数であるBMT、つまりコントラスト閾値を用いると、ガンマ値γを用いた階調補正後の画像が充分な視覚特性を有する画像となるかが分かる。つまり、画像を観察するユーザが、画像の画素の１階調分の輝度差を弁別できるかが分かる。
【００４１】
具体的には、例えば図１に示すように縦軸をコントラストの逆数とし、横軸を輝度とするグラフ上において、階調補正時のガンマ値γを所定の値としたときの各輝度におけるコントラストの逆数を示す曲線が、BMTを示す曲線よりも図中、下側にあればよい。
【００４２】
図１の例では、曲線ＬＣ１１はBMTを示しており、曲線ＬＣ１２乃至曲線ＬＣ１５は、各条件で画像を階調補正したときの各輝度におけるコントラストの逆数を示している。例えば階調補正対象の画像を撮影画像と称し、撮影画像を階調補正して得られる画像を表示用画像と称することとする。また、表示用画像を表示するときの最大輝度が450cd/m2であるとする。
【００４３】
このとき、階調補正に用いるガンマ値γが２．６であり、表示用画像の画素の階調のビット深さが１０ビット、つまり画素の画素値が１０ビットで表現される値とされる場合、表示用画像の各輝度に対するコントラストの逆数は曲線ＬＣ１２となる。この曲線ＬＣ１２は、輝度全域においてBMTを示す曲線ＬＣ１１よりも図中、上側に位置しているので、このような条件の階調補正で得られた表示用画像では、画素の１階調差がユーザにより弁別されてしまう。そのため、この表示用画像は充分な品質の画像とはいえない。
【００４４】
また、曲線ＬＣ１３は、階調補正に用いるガンマ値γが２．６であり、表示用画像の画素の階調のビット深さを１２ビットとした場合における、表示用画像の各輝度に対するコントラストの逆数を示している。この曲線ＬＣ１３は、低輝度から中間輝度の領域ではBMTを示す曲線ＬＣ１１よりも図中、上側に位置しているが、高輝度の領域では曲線ＬＣ１１よりも図中、下側に位置しており、高輝度領域で視覚特性に対して余裕があることが分かる。
【００４５】
さらに、曲線ＬＣ１４は、階調補正に用いるガンマ値γが２．６であり、表示用画像の画素の階調のビット深さを１３ビットとした場合における、表示用画像の各輝度に対するコントラストの逆数を示している。この曲線ＬＣ１４は、輝度全域においてBMTを示す曲線ＬＣ１１よりも図中、下側に位置しているので、このような条件の階調補正で得られた表示用画像では、画素の１階調差がユーザにより弁別されることはない。つまり、この表示用画像は充分な品質の画像ということができる。
【００４６】
このように、ガンマ値γを２．６に固定し、階調のビット深さを大きくしていくと、ビット深さを１３ビットとしたときに、表示用画像の１階調差がユーザにより弁別されなくなる。しかし、表示用画像の階調のビット深さを１３ビットとすると、表示用画像の画像データ（以下、表示用画像データとも称する）のデータ量は大きくなってしまう。表示装置等への実装の観点や、表示用画像データのデータ量を考慮すると、表示用画像の階調のビット深さは１２ビット程度とするのが好ましい。
【００４７】
そこで、本技術では、曲線ＬＣ１３が高輝度の領域では曲線ＬＣ１１を下回っており、視覚特性に対して余裕があることに注目し、階調補正時においてガンマ値γを撮影画像の画素値（以下、階調値ＣＶとも称する）に対して変化させることとした。これにより、高輝度の条件において表示用画像の品質を高く保ちつつ、表示用画像データのデータ量を合理的に削減することが可能となる。
【００４８】
例えば、本技術を適用して、階調補正に用いるガンマ値γを階調値ＣＶに応じて３．０乃至６．０の何れかの値に変化させ、表示用画像の画素の階調のビット深さを１２ビットとした場合、表示用画像の輝度に対するコントラストの逆数は曲線ＬＣ１５となる。この曲線ＬＣ１５は、輝度全域においてBMTを示す曲線ＬＣ１１よりも図中、下側に位置しているので、このような階調補正で得られた表示用画像では、画素の１階調差がユーザにより弁別されることはない。つまり、充分な品質の画像が得られることになる。
【００４９】
より具体的には、撮影画像の画素の画素値（階調値ＣＶ）に対して変化させるガンマ値γの最小値および最大値を、それぞれガンマ値γｍｉｎおよびガンマ値γｍａｘとすると、各階調値ＣＶに対するガンマ値γは、次式（６）とされる。
【００５０】
【数６】
2013183267.tif 000008
【００５１】
なお、式（６）において、ｎは表示用画像の画素の階調のビット深さ、つまりデジタル階調のビット数を示している。したがって、例えば曲線ＬＣ１５の例では、ｎ＝１２，γｍｉｎ＝3.0，γｍａｘ＝6.0とされる。この場合、階調値ＣＶが大きくなるにしたがって、ガンマ値γが3.0から6.0まで階調値ＣＶに比例して増加する。
【００５２】
また、撮影画像に対する階調補正により得ようとする表示用画像の画素の画素値、つまり表示部の表示輝度に対応する画素値をＬとし、画素値Ｌの最大値をＭａｘ＿Ｌとすると、画素値Ｌは、次式（７）で示される値とされる。
【００５３】
【数７】
2013183267.tif 000009
【００５４】
このような階調補正を行なう場合、ガンマ値γの特性、つまりガンマカーブは図２に示すようになる。なお、図２において、縦軸は表示用画像の輝度、つまり画素値Ｌにより表示される画素の輝度を示しており、横軸は撮影画像の画素の画素値（階調値ＣＶ）を示している。また、図２の例では、表示用画像の最大輝度は450cd/m2とされている。
【００５５】
図２において、曲線ＬＣ２１は、ガンマ値γを２．６に固定した場合における各階調値ＣＶに対する表示用画像の表示輝度を示しており、曲線ＬＣ２２は、ガンマ値γを６．０に固定した場合における各階調値ＣＶに対する表示用画像の表示輝度を示している。これらの曲線ＬＣ２１と曲線ＬＣ２２を比べると、階調値ＣＶが小さい領域では曲線ＬＣ２１よりも曲線ＬＣ２２の方が、階調値ＣＶの変化に対する表示用画像の表示輝度の変化が小さい。
【００５６】
また、曲線ＬＣ２３は、ガンマ値γｍｉｎ＝3.0，ガンマ値γｍａｘ＝6.0としてガンマ値γを式（６）により定めた場合における各階調値ＣＶに対する表示用画像の表示輝度を示している。曲線ＬＣ２３の場合においても、階調値ＣＶが小さい領域で、階調値ＣＶの変化に対する表示用画像の表示輝度の変化が小さくなっていることが分かる。
【００５７】
上述したように、低輝度における人の眼の弁別域は小さいので、輝度が低い領域ほど、階調値ＣＶの変化に対する表示用画像の表示輝度の変化は小さい方が望ましい。
【００５８】
そこで、本技術では、式（６）によりガンマ値γを定めることで、低輝度域ほど階調値ＣＶの変化に対する表示用画像の表示輝度の変化を小さくし、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な表示用画像を提示することができるようにされる。つまり、式（６）によれば、階調値ＣＶが小さいほどガンマ値γは小さくなる。したがって、式（７）に示した階調補正を行なうと、階調値ＣＶが小さいほど、階調値ＣＶの変化に対する表示用画像の画素値Ｌの変化量が小さくなる。
【００５９】
以上のように、階調値ＣＶによってガンマ値γを変化させることで、つまり階調値ＣＶによりガンマ値γを比例配分することで、式（６）や式（７）といった簡単な計算で、よりデータ量の少ない高品質な表示用画像を得ることができる。
【００６０】
特に、式（６）のガンマ値γをルックアップテーブル等ではなく関数として保持し、その都度計算することで、より簡単に表示用画像を得ることができる。これは、例えばガンマ値γをルックアップテーブル等で定義すると構成や処理が複雑化し、システム間の信号の授受を正しく容易に行うことに不都合が生じやすくなるためである。
【００６１】
また、式（６）によれば、四則演算（積和）のみの簡単な計算で、視覚特性に適したガンマ特性を実現することができる。すなわち、式（６）では、計算コストを増加させる指数や対数など複雑な計算は実質的に行なわれないので、簡単な計算で迅速にガンマ値γを得ることができる。
【００６２】
また、以上においては、表示用画像の画素の画素値Ｌの最大値Ｍａｘ＿Ｌに対応する最大輝度が450cd/m2であり、ガンマ値γｍｉｎ＝3.0，ガンマ値γｍａｘ＝6.0である場合を例として説明した。しかし、充分な品質の表示用画像が得られれば、最大輝度、ガンマ値γｍｉｎ、およびガンマ値γｍａｘはどのような組み合わせとされてもよい。
【００６３】
例えば、表示用画像の最大輝度以下の全ての輝度において、表示用画像の画素の画素値の１階調分の輝度変化が人の眼に弁別できないような最大輝度、ガンマ値γｍｉｎ、およびガンマ値γｍａｘの組み合わせは、図３に示すようになる。
【００６４】
換言すれば、表示用画像の全ての輝度において、コントラストの逆数が図１の曲線ＬＣ１１に示されるBMTを下回る最大輝度、ガンマ値γｍｉｎ、およびガンマ値γｍａｘの組み合わせは、例えば図３に示す組み合わせとされる。なお、図３の例では、表示用画像の画素の階調のビット深さは１２ビットである。
【００６５】
図３では、図中、左側には表示用画像の最大輝度が300cd/m2である場合におけるガンマ値γｍｉｎとガンマ値γｍａｘの組み合わせが示されている。
【００６６】
例えば、図中、左側の一番上の例では、ガンマ値γｍｉｎ＝2.8に対して、ガンマ値γｍａｘは、6.0乃至7.0の何れかの値とされる。図中、左側には、ガンマ値γｍｉｎ＝2.8乃至4.3の各値に対するガンマ値γｍａｘの値が示されている。この場合、ガンマ値γｍａｘの値は4.7乃至7.0の間の何れかの値となる。
【００６７】
また、図中、中央には表示用画像の最大輝度が450cd/m2である場合におけるガンマ値γｍｉｎとガンマ値γｍａｘの組み合わせが示されている。
【００６８】
例えば、図中、中央の一番上の例では、ガンマ値γｍｉｎ＝2.9に対して、ガンマ値γｍａｘは6.9とされる。図中、中央には、ガンマ値γｍｉｎ＝2.9乃至3.9の各値に対するガンマ値γｍａｘの値が示されており、この場合には、ガンマ値γｍａｘの値は5.6乃至6.9の何れかの値とされる。
【００６９】
さらに、図中、右側には表示用画像の最大輝度が600cd/m2である場合におけるガンマ値γｍｉｎとガンマ値γｍａｘの組み合わせが示されている。
【００７０】
例えば、図中、右側の一番上の例では、ガンマ値γｍｉｎ＝3.1に対して、ガンマ値γｍａｘは、6.5乃至6.9の何れかの値とされる。図中、右側には、ガンマ値γｍｉｎ＝3.1乃至3.7の各値に対するガンマ値γｍａｘの値が示されており、この場合には、ガンマ値γｍａｘの値は6.3乃至6.9の何れかの値とされる。
【００７１】
［画像処理装置の構成例］
次に、本技術を適用した具体的な実施の形態について説明する。図４は、本技術を適用した画像処理装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００７２】
図４の画像処理装置１１は、撮影部２１、変換部２２、表示用画像生成部２３、および表示部２４から構成される。
【００７３】
撮影部２１は、例えば撮像素子からなり、被写体を撮影し、その結果得られた撮影画像の画像データ（以下、撮影画像データとも称する）を変換部２２に供給する。変換部２２は、撮影部２１から供給された撮影画像データをデジタル化し、表示用画像生成部２３に供給する。
【００７４】
表示用画像生成部２３は、変換部２２から供給された撮影画像データに対する階調補正を行なって表示用画像データを生成し、表示部２４に供給する。また、表示用画像生成部２３は、ガンマ値算出部３１を備えており、ガンマ値算出部３１は、撮影画像の画素の階調値に基づいて、表示用画像データの生成に用いられるガンマ値を算出する。
【００７５】
表示部２４は、例えば液晶ディスプレイなどからなり、表示用画像生成部２３から供給された表示用画像データに基づいて表示用画像を表示する。
【００７６】
［階調補正処理の説明］
続いて、画像処理装置１１により行なわれる階調補正処理について説明する。
【００７７】
ステップＳ１１において、撮影部２１は、画像処理装置１１を操作するユーザの指示に応じて被写体を撮影し、その結果得られた撮影画像の撮影画像データを変換部２２に供給する。
【００７８】
ステップＳ１２において、変換部２２は、撮影部２１から供給された撮影画像データをデジタル化し、表示用画像生成部２３に供給する。
【００７９】
例えば、変換部２２は、撮影画像データの各画素を順番に注目画素として選択し、注目画素の画素値ｑに対して、次式（８）を満たす階調値ＣＶを求める。
【００８０】
【数８】
2013183267.tif 000010
【００８１】
そして、変換部２２は、求めた階調値ＣＶを、注目画素と同じ位置にあるデジタル化された撮影画像の画素の画素値とすることで、撮影画像データをアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００８２】
なお、式（８）におけるｎは、デジタル化後の撮影画像の画素のビット深さであり、式（８）におけるガンマ値γは、上述した式（６）により定まる値である。ここで、式（６）のガンマ値γｍｉｎおよびガンマ値γｍａｘは予め定められた値とされ、この場合に式（６）に代入されるビット深さｎは、予め定められた撮影画像の画素の階調のビット深さとされる。具体的には、例えばビット深さｎ＝１２，ガンマ値γｍｉｎ＝3.0，ガンマ値γｍａｘ＝6.0とされる。
【００８３】
なお、変換部２２が各ｎ，γｍｉｎ，γｍａｘの値について、デジタル化前の撮影画像データの画素値ｑの値と、その画素値ｑに対応するデジタル化後の撮影画像データの画素値（階調値ＣＶ）の値とが対応付けられたテーブルを記録しておくようにしてもよい。そのような場合、変換部２２は、記録しているテーブルを参照して、簡単に撮影画像データをデジタル化することができる。
【００８４】
ステップＳ１３において、ガンマ値算出部３１は、変換部２２から供給された撮影画像データに基づいてガンマ値γを算出する。
【００８５】
すなわち、ガンマ値算出部３１は、撮影画像データの各画素を順番に注目画素として、注目画素の画素値、つまり階調値ＣＶを式（６）に代入することで、階調値ＣＶに対するガンマ値γを求める。
【００８６】
ここで、ステップＳ１３の式（６）の計算におけるビット深さｎは、表示用画像の画素の階調のビット深さである。例えば、ステップＳ１３の式（６）の計算に用いられる階調のビット深さｎ、ガンマ値γｍｉｎ、およびガンマ値γｍａｘとして、ステップＳ１２の処理の式（６）の計算で用いられる値と同じ値が用いられる。
【００８７】
式（６）の計算では、階調値ＣＶが階調のビット深さにより規格化され、規格化された階調値ＣＶにガンマ値の最大値と最小値の差分が乗算される。そして、その結果得られた値にガンマ値の最小値が加算されて、注目画素の階調値ＣＶに対するガンマ値γとされる。
【００８８】
ステップＳ１４において、表示用画像生成部２３は、変換部２２から供給された撮影画像データと、ガンマ値算出部３１により算出されたガンマ値γに基づいて表示用画像データを生成し、表示部２４に供給する。
【００８９】
例えば、表示用画像生成部２３は、ガンマ値γと階調値ＣＶを式（７）に代入し、その結果得られた画素値Ｌを、撮影画像の注目画素と同じ位置にある表示用画像の画素の画素値とする。すなわち、表示用画像生成部２３は、表示用画像の階調のビット深さにより規格化された階調値ＣＶを、ガンマ値γを指数としてべき乗し、その結果得られた値に、最大値Ｍａｘ＿Ｌを乗算することで、表示用画像の画素の画素値Ｌを算出する。これにより、表示用画像の表示用画像データが得られる。
【００９０】
なお、被写体の撮像と表示、つまりステップＳ１２とステップＳ１４の処理では、階調特性を類似させるため、式（７）および式（８）という同様の式が用いられる。
【００９１】
また、ステップＳ１４の処理では、表示用画像生成部２３が各ｎ，γｍｉｎ，γｍａｘの値について、撮影画像の階調値ＣＶと、その階調値ＣＶに対応する表示用画像データの画素値Ｌとが対応付けられたテーブルを記録しておくようにしてもよい。そのような場合、表示用画像生成部２３は、記録しているテーブルを参照して撮影画像の階調値ＣＶを画素値Ｌに変換し、表示用画像を生成する。
【００９２】
ステップＳ１５において、表示部２４は、表示用画像生成部２３から供給された表示用画像データに基づいて表示用画像を表示し、階調補正処理は終了する。すなわち、表示部２４は、表示領域の各画素から、それらの画素に対応する表示用画像データの画素の画素値Ｌにより定まる輝度の光を射出させ、表示用画像を表示する。なお、表示用画像生成部２３により生成された表示用画像データが、図示せぬ記録媒体に記録されるようにしてもよい。
【００９３】
以上のようにして、画像処理装置１１は、階調値ＣＶに応じたガンマ値γを用いて撮影画像データを階調補正することで、撮影画像データを表示用画像データに変換する。これにより、より簡単かつ少ないデータ量で、高品質な表示用画像を提示することができる。
【００９４】
なお、以上においては、画像処理装置１１内に撮影部２１や変換部２２が設けられると説明したが、これらの撮影部２１や変換部２２は、画像処理装置１１の外部に設けられてもよい。同様に、表示部２４も画像処理装置１１の外部に設けられてもよい。
【００９５】
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【００９６】
図６は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【００９７】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
【００９８】
バス２０４には、さらに、入出力インターフェース２０５が接続されている。入出力インターフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記録部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。
【００９９】
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロホン、撮像素子などよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記録部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインターフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。
【０１００】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記録部２０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１０１】
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１０２】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インターフェース２０５を介して、記録部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記録部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記録部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１０３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１０４】
また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１０５】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【０１０６】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１０７】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１０８】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
【０１０９】
［１］
入力画像の各画素について、前記画素の階調値に基づいて、前記階調値に応じて変化するガンマ値を算出するガンマ値算出部と、
前記入力画像の前記画素の規格化された前記階調値を、前記ガンマ値を指数としてべき乗することで、前記入力画像を階調補正する画像生成部と
を備える画像処理装置。
［２］
前記ガンマ値は、第１の値から、前記第１の値よりも大きい第２の値まで前記階調値に比例して変化する
［１］に記載の画像処理装置。
［３］
前記ガンマ値算出部は、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の階調のビット深さをｎとし、前記画素の前記階調値をＣＶとし、前記第１の値をγｍｉｎとし、前記第２の値をγｍａｘとするとき、γｍｉｎ＋（ＣＶ／（２ｎ−１））×（γｍａｘ−γｍｉｎ）を計算することで、前記ガンマ値を算出する
［２］に記載の画像処理装置。
［４］
前記ビット深さｎが１２である場合、前記第１の値γｍｉｎは、2.8乃至4.3の間の何れかの値とされ、前記第２の値γｍａｘは、4.7乃至7.0の間の何れかの値とされる
［３］に記載の画像処理装置。
［５］
前記画像生成部は、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値の取り得る最大値をＭａｘ＿Ｌとし、前記ガンマ値をγとするとき、Ｍａｘ＿Ｌ（ＣＶ／（２ｎ−１））γを計算することで、前記階調補正後の前記入力画像の前記画素の画素値を算出する
［４］に記載の画像処理装置。
【符号の説明】
【０１１０】
１１  画像処理装置，  ２１  撮影部，  ２２  変換部，  ２３  表示用画像生成部，  ２４  表示部，  ３１  ガンマ値算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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